Processo Claus

Il processo Claus è il processo più comune per la trasformazione dell'acido solfidrico, al fine di ottenere zolfo elementare.

Caratteristiche

Composti a base di zolfo sono comunemente presenti nel gas naturale e nell'olio grezzo che viene estratto dai pozzi petroliferi. In genere, i composti solforati tal quali sono difficili da eliminare, per cui si procede a idrodesolforazione, il cui prodotto principale è l'acido solfidrico H₂S. La sua eliminazione dalle correnti provenienti dai pozzi, siano esse gas, olio o una miscela di questi, è fondamentale ed è anzi uno degli stadi più delicati e pericolosi. L'acido solfidrico infatti è altamente tossico e per questo motivo viene sempre eliminato in impianti specifici prima del trattamento dell'olio in raffineria o nella distribuzione del gas metano adottando tutti gli organi di sicurezza appropriati.

L'H₂S viene estratto dall'olio o dal gas naturale tramite composti amminici (MEA, DEA o TEA) e successivamente recuperato e trattato per ottenere zolfo elementare. Il meccanismo di reazione è complesso e in genere è condotto in due stadi. Nel primo reattore, detto reattore termico, a 1400 °C, avviene una reazione di ossidazione:

\mathrm {H_{2}S+3/2\;O_{2}\leftrightarrows SO_{2}+H_{2}O}

In questo reattore viene alimentato 1/3 di H₂S totale e ossigeno in quantità stechiometrica.

Dopodiché a circa 230 °C avviene la reazione della SO₂ prodotta con la residua parte di H₂S (2/3 del totale) in uno o più reattori catalitici (tipici catalizzatori del processo Claus sono la bauxite e il vanadio) per produrre lo zolfo elementare:

\mathrm {2\;H_{2}S+SO_{2}\leftrightarrows 3\;S+2\;H_{2}O}

La conversione teoricamente raggiungibile non supera il 96-97%; volendo raggiungere un abbattimento dell'idrogeno solforato dell'ordine del 99,8%, come previsto dalle normative vigenti in Italia, il gas in uscita dall'impianto, detto "gas di coda" (in inglese "tail gas") e contenente ancora H₂S e SO₂ che non hanno reagito, viene mandato in impianti di trattamento dei gas di coda dove, brevemente, l'anidride solforosa viene ridotta, mediante idrogeno in un reattore catalitico, nuovamente ad H₂S che viene riassorbito da una corrente di ammoniaca. L'ammoniaca va quindi alle unità di rigenerazione da dove l'H₂S viene nuovamente liberato ed inviato in carica all'impianto Claus.

Più semplicemente, veniva miscelato al "gas di raffineria" e utilizzato per i consumi interni, ma questo rendeva pericoloso il "fuel gas" e determinava un aumento indesiderato di SO₂ nei fumi.